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第1章 绪论1

1.1 纳米光子学——纳米技术领域的研究热点1

1.2 纳米光子学概述2

1.3 多学科的教育、培训与研究3

1.4 本书的理论基础4

1.5 基础研究与新技术发展的机遇4

1.6 本书的适用范围6

参考文献8

第2章 纳米光子学基础9

2.1 光子和电子：同与异10

2.1.1 自由空间传播12

2.1.2 对光子和电子的限制13

2.1.3 在经典禁区中的传播：隧穿17

2.1.4 在周期势场下的定域化：带隙19

2.1.5 光子和电子的合作效应22

2.2 纳米级光学相互作用25

2.2.1 轴向纳观定域化26

2.2.2 侧向纳观定域化29

2.3 电子相互作用的纳米级限制30

2.3.1 量子限制效应31

2.3.2 纳观相互作用动力学过程31

2.3.3 新的合作跃迁31

2.3.4 纳米级的电子能量转移32

2.3.5 合作发射33

2.4 本章重点33

参考文献35

第3章 近场相互作用和近场光学显微术37

3.1 近场光学38

3.2 近场纳观相互作用的理论模型39

3.3 近场显微术43

3.4 近场研究的例子46

3.4.1 量子点的研究46

3.4.2 单分子光谱学48

3.4.3 非线性光学过程的研究50

3.5 无孔径近场光谱技术与近场显微术56

3.6 光相互作用的纳米级增强58

3.7 纳米动力学时空分辨率研究62

3.8 近场光学显微镜制造商65

3.9 本章重点66

参考文献67

第4章 量子限制材料71

4.1 无机半导体72

4.1.1 量子阱74

4.1.2 量子线77

4.1.3 量子点78

4.1.4 量子环79

4.2 量子限制的表征79

4.2.1 光学性质79

4.2.2 举例81

4.2.3 非线性光学性质85

4.2.4 量子限制斯塔克效应86

4.3 介电限域效应88

4.4 超晶格89

4.5 核壳量子点与量子点-量子阱92

4.6 量子限制结构作为激光媒介94

4.7 有机量子限制结构102

4.8 本章重点107

参考文献108

第5章 等离子体光子学113

5.1 金属纳米粒子和纳米棒114

5.2 金属纳米壳118

5.3 局域场增强120

5.4 亚波长孔径等离子体光学121

5.5 等离子体波导122

5.6 金属纳米结构的应用123

5.7 辐射衰变工程学124

5.8 本章重点129

参考文献130

第6章 激发动力学过程的纳米控制133

6.1 纳米结构和激发态134

6.2 稀土掺杂的纳米结构137

6.3 上转换纳米基团140

6.4 光子雪崩143

6.5 量子切割145

6.6 位点分离的纳米粒子147

6.7 本章重点149

参考文献151

第7章 纳米材料的生长和表征155

7.1 纳米材料的生长方法156

7.1.1 外延生长156

7.1.2 激光辅助气相沉积160

7.1.3 纳米化学161

7.2 纳米材料的表征166

7.2.1 X射线表征法166

7.2.1.1 X射线衍射166

7.2.1.2 X射线光电子能谱法168

7.2.2 电子显微镜法170

7.2.2.1 透射电子显微镜法（TEM）170

7.2.2.2 扫描电子显微镜法（SEM）171

7.2.3 其他电子束技术173

7.2.4 扫描探针显微镜法174

7.3 本章重点178

参考文献180

第8章 纳米结构的分子架构183

8.1 非共价相互作用184

8.2 纳米结构的聚合物介质186

8.3 分子机械189

8.4 树状高分子190

8.5 超分子结构197

8.6 单层和多层分子组装200

8.7 本章重点205

参考文献206

第9章 光子晶体211

9.1 基本概念212

9.2 光子晶体的理论模型214

9.3 光子晶体的性质217

9.4 制备方法222

9.5 光子晶体光路228

9.6 非线性光子晶体230

9.7 光子晶体光纤232

9.8 光子晶体和光通信234

9.9 光子晶体传感器236

9.10 本章重点238

参考文献240

第10章 纳米复合材料245

10.1 作为光子介质的纳米复合材料246

10.2 纳米复合材料波导248

10.3 随机激光器：激光涂料250

10.4 局域场增强251

10.5 多相纳米复合材料253

10.6 用于光电子学的纳米复合材料256

10.7 聚合物分散液晶261

10.8 纳米复合超材料265

10.9 本章重点266

参考文献268

第11章 纳米光刻技术273

11.1 双光子光刻术275

11.2 近场光刻术279

11.3 近场相掩模软光刻术284

11.4 等离子体印刷287

11.5 纳米球光刻术288

11.6 蘸笔纳米光刻术290

11.7 纳米压印光刻术292

11.8 光促线型纳米阵列293

11.9 本章重点295

参考文献296

第12章 生物材料和纳米光子学299

12.1 生物衍生材料300

12.2 仿生材料305

12.3 生物模板307

12.4 细菌生物合成器309

12.5 本章重点311

参考文献311

第13章 纳米光子学在生物技术和纳米医学中的应用315

13.1 近场生物成像316

13.2 光学诊断和靶向治疗中的纳米粒子316

13.3 生物成像中的半导体量子点318

13.4 生物成像中的上转换纳米球318

13.5 生物传感器320

13.6 光诊断和靶向治疗中的纳米诊疗剂324

13.7 纳米诊疗剂的基因送递326

13.8 用于光动力疗法的纳米诊疗剂329

13.9 本章重点333

参考文献334

第14章 纳米光子学应用及其市场前景339

14.1 纳米技术、激光技术和光子技术340

14.1.1 纳米技术340

14.1.2 激光技术类产品在全球的市场情况341

14.1.3 光子技术342

14.1.4 纳米光子学344

14.2 光学纳米材料344

14.2.1 纳米涂料346

14.2.2 遮光剂中的纳米颗粒347

14.2.3 自清洁玻璃347

14.2.4 荧光量子点348

14.2.5 纳米条形码348

14.2.6 光子晶体349

14.2.7 光子晶体光纤349

14.3 量子限制激光器349

14.4 近场显微镜350

14.5 纳米光刻技术350

14.6 纳米光子学的前景展望351

14.6.1 发电及能量转化352

14.6.2 信息技术352

14.6.3 传感器技术352

14.6.4 纳米医学353

14.7 本章重点353

参考文献354

索引355